(57)【要約】【課題】露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定できるようにする。【解決手段】露光マスク上には、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられている。マスクパターンは、孤立線状の遮光領域であるメインパターン３０３と、メインパターン３０３の一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン３０１と、メインパターン３０１の他側方に配置された開口領域３０２とを有するパターン群を含む。基板上には、パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成される。基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における転写パターンが形成される位置が変動する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、
前記マスクパターンは、
孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、前記メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、前記メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含み、
前記基板上には、前記パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成され、
前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置が変動することを特徴とする露光マスク。
【請求項２】
請求項１に記載の露光マスクにおいて、
前記複数の微小位相シフターは、前記投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有することを特徴とする露光マスク。
【請求項３】
請求項１に記載の露光マスクにおいて、
前記複数の微小位相シフターの位相シフト量は１５０度以上で且つ２１０度以下であることを特徴とする露光マスク。
【請求項４】
投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、
前記マスクパターンは、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、
前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、前記メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、前記メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含み、
前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを構成する内パターンの一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを構成する外パターンの辺のうち前記内パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに逆であり、
前記内パターンの前記一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記内パターンの辺のうち前記内パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに同じであると共に、前記外パターンの一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記外パターンの辺のうち前記外パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに同じであり、
前記基板上には、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの前記各辺の前記パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成され、
前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係が変動することを特徴とする露光マスク。
【請求項５】
請求項４に記載の露光マスクにおいて、
前記複数の微小位相シフターは、前記投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有することを特徴とする露光マスク。
【請求項６】
請求項４に記載の露光マスクにおいて、
前記複数の微小位相シフターの位相シフト量は１５０度以上で且つ２１０度以下であることを特徴とする露光マスク。
【請求項７】
請求項１又は４に記載の露光マスクを作成する方法であって、
前記アシストパターンを構成する前記複数の微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列がそれぞれ異なる複数の前記パターン群の実効位相及び実効透過率を光学測定装置により測定し、
前記実効位相が９０度に最も近く且つ前記実効透過率が最も大きい前記開口幅、前記間隔及び前記配列の組合せを選択することよって、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を最大にする前記開口幅、前記間隔及び前記配列を求めることを特徴とする露光マスク作成方法。
【請求項８】
請求項１に記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成する方法であって、
前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置を測定することによって、当該測定された位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めることを特徴とするリファレンスデータ作成方法。
【請求項９】
請求項４に記載の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成する方法であって、
前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係を測定することによって、当該測定された相対的位置関係と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めることを特徴とするリファレンスデータ作成方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、
前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記転写パターンを形成する工程（ｃ）と、
前記基板上における前記転写パターンが形成された位置を測定する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）で測定された位置に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）とを備えていることを特徴とするフォーカス測定方法。
【請求項１１】
請求項４に記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、
前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターン及び前記外パターンを転写する工程（ｃ）と、
前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）で測定された相対的位置関係に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）とを備えていることを特徴とするフォーカス測定方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、
前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記転写パターンを形成する工程（ｃ）と、
前記基板上における前記転写パターンの形成された位置を測定する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）で測定された位置に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する工程（ｆ）とを備えていることを特徴とする露光装置管理方法。
【請求項１３】
請求項４に記載の露光マスクを用いて前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、前記投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、
前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、
前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、
前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターン及び前記外パターンを転写する工程（ｃ）と、
前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）で測定された相対的位置関係に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する工程（ｆ）とを備えていることを特徴とする露光装置管理方法。
【請求項１４】
電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、
請求項１に記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項１０に記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックすることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項１５】
電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法であって、
請求項４に記載の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて請求項１１に記載のフォーカス測定方法により前記一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、前記拡散データとして前記他のロットの処理にフィードバックすることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の電子デバイス製造方法において、
前記デフォーカス量は、被露光ウェハの周縁部における欠けショット領域に対する露光によって求められることを特徴とする電子デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス製造等で使用される露光マスク並びにそれを用いたフォーカス測定方法、露光装置管理方法及び電子デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子デバイス製造における微細加工技術の進展に伴い、リソグラフィー工程でのフォーカスマージンが狭くなってきている。そのため、少ないプロセスマージンを有効活用して安定した歩留りを維持するために、より高精度なフォーカス管理が必要となっている。
【０００３】
レジストパターンを用いた従来のフォーカス測定方法としては、ＳＭＰ法（特許文献１参照）又はＰＳＦＭ法（特許文献２参照）等が挙げられる。
【０００４】
ＳＭＰ法は、マスク上に形成された菱形パターンをウェハ上に転写したときに転写されたパターンの寸法がベストフォーカスで最大になることを利用したフォーカス測定方法である。
【０００５】
一方、ＰＳＦＭ法は、所謂レベンソン型の位相シフトマスク（Alternating Phase Shift Mask）を用いて、孤立線状の遮光パターンの両側で位相差が１８０°以外（最適値は９０°）になるようなパターンをデフォーカス状態で露光したときに前述の孤立線パターンの像が横方向（孤立線パターンの延びる方向に対して垂直な方向）に移動する現象を利用したフォーカス測定方法である。
【０００６】
ＳＭＰ法では、菱形パターンのサイズを変えたり、又は鋭角に交わる２組の周期パターンの２重露光によって菱形パターンを形成する場合において周期パターンの周期を変えたりすること等により、孤立パターンだけではなく様々な周期パターンの露光時におけるフォーカス測定に応用可能である。
【０００７】
一方、ＰＳＦＭ法では、孤立線パターン像の移動距離はベストフォーカス近傍でフォーカスに対してほぼ直線的に変化するため、１度の露光によって符号付きのデフォーカス量（フォーカス値のベストフォーカス値に対する差）を決定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４９０８６５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５３００７８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＳＭＰ法及びＰＳＦＭ法にはそれぞれ次のような問題がある。
【００１０】
まず、ＳＭＰ法では、転写された菱形パターンの寸法が最大（極大）になる条件としてベストフォーカスを決定するため、フォーカス条件を徐々に変えながら複数回露光を繰り返し行なうことにより、パターン寸法変化を測定しなければならない。従って、露光装置のフォーカス制御に関する不安定性、例えばフォーカス決定精度又は露光量均一性等に関する不安定性に起因する測定誤差を無視することができないという問題がある。すなわち、高精度なフォーカス測定が困難であるという問題がある。
【００１１】
さらに、ＳＭＰ法では、転写された菱形パターンの寸法とフォーカスとの関係を予め求めておいたとしても、パターン寸法変化はプラス・マイナスの両デフォーカス方向においてほぼ対称となるため、少なくとも２つのフォーカス条件で露光を行わなければ、デフォーカスの方向を判断することができない。すなわち、符号付きのデフォーカス量を簡単に測定できないという問題がある。
【００１２】
一方、ＰＳＦＭ法では、その原理上、所謂レベンソン型の位相シフトマスクを用いるが、ＰＳＦＭ法では、９０°（１８０°以外）の位相シフターを用いるのに対して、一般的なデバイス製造においては１８０°の位相シフターを用いるため、ＰＳＦＭ法においては、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクに配置することが難しいという問題がある。
【００１３】
前記に鑑み、本発明は、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定するために有効な露光マスク及びそれを用いたフォーカス測定方法を提供すると共に、このフォーカス測定方法を応用した露光装置管理方法及び電子デバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、前記メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、前記メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含み、前記基板上には、前記パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成され、前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置が変動する。
【００１５】
本発明に係る第１の露光マスクによると、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含むマスクパターンが設けられている。このため、基板上には、パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成されると共に、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における転写パターンが形成される位置が変動する。従って、基板上に転写されたパターン群の投影像、つまり１本の転写パターンの位置の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る第１の露光マスクによると、露光マスクとして位相シフト量が１８０度であるレベンソン型の位相シフトマスクを用いる場合にも、パターン群つまりフォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができる。従って、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクに配置することが容易になる。
【００１７】
尚、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン形成位置の変動方向は、メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン、及び、メインパターンの他側方に配置された開口領域の配置によって決定される。従って、アシストパターン及び開口領域を選択的に配置することにより、露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン形成位置の変動方向を制御することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る第１の露光マスクにおいて、前記複数の微小位相シフターは、前記投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有していてもよい。尚、前記メインパターンは、前記投影露光装置の解像限界以上の遮光幅を有していてもよい。
【００１９】
このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるパターンは、１本のラインパターンのみとなるので、パターン位置計測時の視認性を向上させることができる。
【００２０】
本発明に係る第１の露光マスクにおいて、前記複数の微小位相シフターの位相シフト量は１５０度以上で且つ２１０度以下であってもよい。
【００２１】
本発明に係る第２の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクであって、前記マスクパターンは、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含み、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、前記メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、前記メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含み、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを構成する内パターンの一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを構成する外パターンの辺のうち前記内パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに逆であり、前記内パターンの前記一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記内パターンの辺のうち前記内パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに同じであると共に、前記外パターンの一辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置と、前記外パターンの辺のうち前記外パターンの前記一辺と対向する辺における前記メインパターンに対する前記アシストパターンの配置とは互いに同じであり、前記基板上には、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又は前記ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの前記各辺の前記パターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成され、前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量によって、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係が変動する。
【００２２】
すなわち、本発明に係る第２の露光マスクは、本発明に係る第１の露光マスクと同様の特徴を有しており、且つ、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含む各辺から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンが設けられた露光マスクである。このため、基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係が変動する。このとき、当該相対的位置関係の変動量は、内パターン及び外パターンのそれぞれの転写位置の変動量の２倍である。従って、この相対的位置関係の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つより高精度で見積もることが可能となる。また、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係の変動量を重ね合わせ測定装置により測定することが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係る第２の露光マスクによると、露光マスクとして位相シフト量が１８０度のレベンソン型の位相シフトマスクを用いる場合にも、フォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができる。従って、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクに配置することが容易になる。
【００２４】
本発明に係る第２の露光マスクにおいて、前記複数の微小位相シフターは、前記投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有していてもよい。尚、前記メインパターンは、前記投影露光装置の解像限界以上の遮光幅を有していてもよい。
【００２５】
このようにすると、ベストフォーカスにおいても基板上に転写されるＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺は、いずれも１本のラインパターンのみとなるので、パターン位置計測時の視認性を向上させることができる。
【００２６】
本発明に係る第２の露光マスクにおいて、前記複数の微小位相シフターの位相シフト量は１５０度以上で且つ２１０度以下であってもよい。
【００２７】
本発明に係る露光マスク作成方法は、本発明に係る第１又は第２の露光マスクを作成する方法であって、前記アシストパターンを構成する前記複数の微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列がそれぞれ異なる複数の前記パターン群の実効位相及び実効透過率を光学測定装置により測定し、前記実効位相が９０度に最も近く且つ前記実効透過率が最も大きい前記開口幅、前記間隔及び前記配列の組合せを選択することよって、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を最大にする前記開口幅、前記間隔及び前記配列を求める。
【００２８】
本発明に係る露光マスク作成方法によると、本発明に係る第１又は第２の露光マスクを用いて、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと開口領域とを有するパターン群の投影像の形成位置と露光装置のデフォーカス量との相関関係を最大にするアシストパターンの開口幅、開口間隔及び配列を求める。従って、当該相関関係、つまり露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン形成位置の変動量が最大となるパターン群を簡単且つ精度良く作成することができる。
【００２９】
本発明に係る第１のリファレンスデータ作成方法は、本発明に係る第１の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成する方法であって、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置を測定することによって、当該測定された位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求める。
【００３０】
本発明に係る第１のリファレンスデータ作成方法によると、本発明に係る第１の露光マスクを用いて、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群の投影像の形成位置と露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるため、当該相関関係つまりリファレンスデータを簡単且つ精度良く求めることができる。
【００３１】
本発明に係る第２のリファレンスデータ作成方法は、本発明に係る第２の露光マスクを用いてフォーカス測定用のリファレンスデータを作成する方法であって、前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を変えながら、前記基板上における前記転写パターンが形成される位置を測定することによって、当該測定された位置と前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量との相関関係を求める。
【００３２】
本発明に係る第２のリファレンスデータ作成方法によると、本発明に係る第２の露光マスクを用いて、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係と露光装置のデフォーカス量との相関関係を求めるため、当該相関関係つまりリファレンスデータを簡単且つ精度良く求めることができる。
【００３３】
本発明に係る第１のフォーカス測定方法は、本発明に係る第１の露光マスクを用いて基板上における投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記転写パターンを形成する工程（ｃ）と、前記基板上における前記転写パターンが形成された位置を測定する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）で測定された位置に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）とを備えている。
【００３４】
本発明に係る第１のフォーカス測定方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明に係る第１の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群の投影像を基板上に形成する。その後、パターン群の投影像の形成位置を測定した後、当該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求める。このため、１ショットで露光されるパターン内に、複数のパターン群（つまりフォーカス測定用のテストパターン）を設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００３５】
本発明に係る第２のフォーカス測定方法は、本発明に係る第２の露光マスクを用いて基板上における投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターン及び前記外パターンを転写する工程（ｃ）と、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）で測定された相対的位置関係に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）とを備えている。
【００３６】
本発明に係る第２のフォーカス測定方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明に係る第２の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上に内パターン及び外パターンを転写する。その後、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定した後、当該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求める。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくと共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００３７】
本発明に係る第１の露光装置管理方法は、本発明に係る第１の露光マスクを用いて基板上における投影露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記転写パターンを形成する工程（ｃ）と、前記基板上における前記転写パターンの形成された位置を測定する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）で測定された位置に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する工程（ｆ）とを備えている。
【００３８】
本発明に係る第１の露光装置管理方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明に係る第１の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上に転写パターンを形成する。その後、転写パターンの形成位置を測定した後、当該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求め、その後、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に、複数のパターン群（つまりフォーカス測定用のテストパターン）を設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得できる。従って、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高精度で行うことが可能となる。
【００３９】
本発明に係る第２の露光装置管理方法は、本発明に係る第２の露光マスクを用いて基板上における投影露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制する露光装置管理方法であって、前記基板上に感光剤を塗布する工程（ａ）と、前記投影露光装置の前記投影光学系を介して前記感光剤に前記露光マスクの前記マスクパターンを転写する工程（ｂ）と、前記マスクパターンが転写された前記感光剤を現像して、前記基板上に前記内パターン及び前記外パターンを転写する工程（ｃ）と、前記基板上における前記内パターン及び前記外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）で測定された相対的位置関係に基づいて、前記工程（ｂ）で前記マスクパターンを転写する際の前記基板上における前記投影露光装置のデフォーカス量を求める工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）で得られたデフォーカス量に基づいて前記投影露光装置のフォーカスオフセット値を設定する工程（ｆ）とを備えている。
【００４０】
本発明に係る第２の露光装置管理方法によると、投影露光装置の投影光学系を介して、基板上に塗布された感光剤に、本発明に係る第２の露光マスクのマスクパターンを転写した後、感光剤を現像して、基板上に内パターン及び外パターンを転写する。その後、基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて測定した後、当該測定値に基づいて、マスクパターンを転写する際の露光装置のデフォーカス量を求め、その後、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けておくと共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得できる。従って、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高速度且つ高精度で行うことが可能となる。
【００４１】
本発明に係る第１の電子デバイス製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法を前提とし、本発明に係る第１の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明に係る第１のフォーカス測定方法により一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、拡散データとして他のロットの処理にフィードバックする。
【００４２】
本発明に係る第１の電子デバイス製造方法によると、本発明に係る第１の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明に係る第１のフォーカス測定方法によりロットの露光処理時のデフォーカス量を測定する。このため、一のロットの処理に関して高精度で求められたデフォーカス量を他のロットの処理にフィードバックできるので、電子デバイス製造のフォトリソグラフィ工程においてフォーカスフィードバックを高精度で行うことができる。
【００４３】
本発明に係る第２の電子デバイス製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制する電子デバイス製造方法を前提とし、本発明に係る第２の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明に係る第２のフォーカス測定方法により一のロットの処理に関して求められたデフォーカス量を、拡散データとして他のロットの処理にフィードバックする。
【００４４】
本発明に係る第２の電子デバイス製造方法によると、本発明に係る第２の露光マスクであってデバイス製造用のパターンを有する露光マスクを用いて、本発明に係る第２のフォーカス測定方法によりロットの露光処理時のデフォーカス量を測定する。このため、一のロットの処理に関して高速度且つ高精度で求められたデフォーカス量を他のロットの処理にフィードバックできるので、電子デバイス製造のフォトリソグラフィ工程においてフォーカスフィードバックを高速度且つ高精度で行うことができる。また、デフォーカス量測定を重ね合わせ測定装置を用いて行うので、デフォーカス量測定工程と重ね合わせ測定工程とを同時に行うことができる。
【００４５】
本発明に係る第１又は第２の電子デバイス製造方法において、デフォーカス量を、被露光ウェハの周縁部における欠けショット領域に対する露光によって求めてもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によると、基板上における投影露光装置のデフォーカス量により、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群の投影像が基板上に形成される位置が変動する。従って、基板上に転写されたパターン群の投影像の位置の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態若しくはその変形例又は第２の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスク上に配置されるパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）の基板上への結像原理を示す図であり、図１（ａ）は、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンを有するパターン群が配置されたレチクルの断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンを有するパターン群を透過する光の位相分布を示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態若しくはその変形例又は第２の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスク上に配置されるパターン群のうち、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンの一例が配置されたレチクルの上面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）に示すスリット状の微小位相シフターから構成されるアシストパターンを有するパターン群と、当該パターン群と同じ遮光膜の開口を有し且つ基板の掘り込みを有していない単純開口パターン（位相シフターではない）から構成されるパターン群とがそれぞれ左右に配置されたマスクパターンを示す図である。
【図４】図４は、図３に示すマスクパターンを透過した光の位相分布をＦＤＴＤ法によって計算した結果を示す図である。
【図５】図５は、図３に示すマスクパターンを透過した光の位相分布をＦＤＴＤ法によって計算した結果を示す図である。
【図６】図６は、図３に示すマスクパターンを透過した光の位相分布をＦＤＴＤ法によって計算した結果を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係る露光マスク上に設けられたマスクパターンの一例の上面図である。
【図８】図８（ａ）は、投影露光により図７に示すマスクパターン（パターン群）を被露光基板上に転写した場合における光強度分布のシミュレーション結果を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す光強度分布において光学像閾値を０．２とした場合のパターン群の投影像の形成位置の変動量を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを含む本発明の第２の実施形態に係る露光マスクのマスクパターンの一例を示す図であり、図９（ｂ）は、ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含む本発明の第２の実施形態の変形例に係る露光マスクのマスクパターンの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る露光マスク作成方法で用いられる実効位相及び実効透過率測定用パターンの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態及びその変形例に係るフォーカス測定方法で用いられるフォーカス測定用マスクの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第６の実施形態及びその変形例に係る電子デバイスの製造方法で用いられるデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第６の実施形態及びその変形例に係る電子デバイスの製造方法で用いられる、被露光ウェハ上の欠けショット領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
（本発明の基本原理）
以下、本発明の基本原理について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
まず、マスク（レチクル）上に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンを有するパターン群の基板上への結像原理を、図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
【００５０】
図１（ａ）は、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンを有するパターン群が配置されたレチクルの断面図を示している。図１（ａ）に示すように、表面が遮光膜１０１によって覆われたレチクル基板１０２上には、複数の微小位相シフター１０３から構成されるアシストパターンを有するパターン群１０４が配置されている。尚、微小位相シフター１０３の形成領域の遮光膜１０１は開口幅Ｗで開口されている。さらに、レチクル基板１０２には、ｄ（ｎ−１）＝（λ／２）Ｎ（但し、ｎはレチクル基板１０２の屈折率、λは露光波長、Ｎは奇数）で規定される深さｄの掘り込みが施されている。また、微小位相シフター１０３の開口幅Ｗは露光波長λと同程度となっている。開口幅Ｗが露光波長よりも十分大きい場合には、深さｄの掘り込みにより、掘り込みのない開口部（遮光膜１０１は開口されているが、レチクル基板１０２は掘り込まれていない）に対して、露光波長の半波長の奇数倍の光路差、つまり１８０度の位相差が生じる。しかし、微小位相シフター１０３の開口幅Ｗが露光波長λと同程度の開口幅であると、微小位相シフター１０３を透過する光の位相差は露光波長の半波長相当分とはならず、その中間の値、例えば９０度程度となる。
【００５１】
図１（ｂ）を用いて、微小位相シフター１０３を透過する光の位相分布をより詳細に説明する。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した複数の微小位相シフター１０３から構成されるアシストパターンを有するパターン群１０４を透過する光の位相分布を示している。複数の微小位相シフター１０３から構成されるアシストパターンを有するパターン群１０４の三次元構造を考慮する必要がない理想的な場合では、微小位相シフター１０３を透過する光の位相分布は掘り込み深さｄに従って、微小位相シフター１０３の形成領域で図中の位相分布１０５が示すように１８０度の位相差を生じる。しかし、開口幅Ｗが露光波長と同程度又はそれよりも小さい場合には、微小位相シフター１０３の形成領域で位相が１８０度とはならず、例えば図中の位相分布１０６に示すように０度と１８０度との中間値の位相差を生じる。後述する本発明の各実施形態の特徴は、この現象を用いて理想的には１８０度の位相差を生じる位相シフターによって実効的に０度と１８０度との中間の位相差を発生させることである。
【００５２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンの一例が配置されたレチクルの上面図を示している。図２（ａ）〜（ｃ）に示すいずれのレチクルにおいても、遮光膜２０２中に微小位相シフター２０１が配置されている。具体的には、図２（ａ）はスリット状の微小位相シフター２０１を並列に配置した例であり、図２（ｂ）は矩形状の微小位相シフター２０１を正方配置した例であり、図２（ｃ）は矩形状の微小位相シフター２０１を千鳥配置した例である。尚、いずれのレチクルにおいても、微小位相シフター２０１の開口幅（短辺方向の幅）Ｗは露光波長と同程度又はそれよりも小さい。また、微小位相シフター２０１の開口幅Ｗ及び間隔Ｓはいずれも投影露光装置の解像限界以下の寸法に設定されている。例えば、光源波長（露光波長）が１９３ｎｍ、投影露光装置の投影光学系のＮＡ（レンズ開口数）が０．８５、当該投影光学系の縮小倍率が４倍である場合、Ｗ＝８０ｎｍ〜３２０ｎｍ、Ｓ＝４０ｎｍ〜１６０ｎｍに設定してもよい。この場合、微小位相シフター２０１のピッチＰは１２０ｎｍ〜４８０ｎｍである。以上のような微小位相シフター２０１を配置することによって、投影露光装置の投影光学系を介して形成されたパターン群の投影像は全面単一開口となり（つまり微小位相シフター２０１自体は転写されない）、且つ位相差は実効的に０度と１８０度との中間値となる。尚、微小位相シフター２０１の開口長さ（長辺方向の長さ）Ｌは、実際の実効位相及び実効透過率を加味しながら調整可能である。すなわち、開口長さＬを大きくすると、単位面積当たりの開口率（シフター配置率）が大きくなるため、実効透過率も大きくなる。また、開口長さＬを開口幅Ｗと同程度まで小さくすると、より一層実効位相が０度と１８０度との中間値となりやすくなる。例えば、前述の露光条件の場合、Ｌ＝４００ｎｍ等に設定可能である。
【００５３】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）に示した微小位相シフターを配置することによって、投影露光装置の投影光学系を介して転写されたパターン群の投影像の位相差が実効的に０度と１８０度との中間値となることをシミュレーション結果を用いて説明する。
【００５４】
図３は、図２（ａ）に示すスリット状の微小位相シフター２０１から構成されるアシストパターンを有するパターン群と、当該パターン群と同じ遮光膜２０２の開口を有し且つ基板の掘り込みを有していない単純開口パターン（位相シフターではない）２０３から構成されるパターン群とがそれぞれ左右に配置されたマスクパターンを示す。本願発明者は、図３に示すマスクパターンを透過する光をＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain method）法を用いて詳細に調べた。ＦＤＴＤ法によって計算した、図３に示すマスクパターンを透過した光の位相分布を図４、図５、図６にそれぞれ示す。ここで、露光光として、波長１９３ｎｍの垂直入射平面波を用いた。尚、図３に示すマスクパターンはガラスからなるレチクル基板上に形成されており、遮光膜２０２は膜厚１００ｎｍのＣｒ膜からなる。また、図４に示す結果は、微小位相シフター２０１及び単純開口パターン２０３の開口幅Ｗ及び間隔ＳがそれぞれＷ＝１２０ｎｍ、Ｓ＝１２０ｎｍに設定された場合の結果であり、図５に示す結果は、微小位相シフター２０１及び単純開口パターン２０３の開口幅Ｗ及び間隔ＳがそれぞれＷ＝２００ｎｍ、Ｓ＝１２０ｎｍに設定された場合の結果であり、図６に示す結果は、微小位相シフター２０１及び単純開口パターン２０３の開口幅Ｗ及び間隔ＳがそれぞれＷ＝４００ｎｍ、Ｓ＝１２０ｎｍに設定された場合の結果である。すなわち、図４に示す結果は開口幅Ｗが露光波長よりも小さい場合の結果であり、図５に示す結果は開口幅Ｗが露光波長と同程度である場合の結果であり、図６に示す結果は開口幅Ｗが露光波長よりも大きい場合の結果である。尚、微小位相シフター２０１の形成領域のレチクル基板の掘り込み深さを１７２ｎｍに設定することにより、単純開口パターン２０３に対して微小位相シフター２０１が約１８０度の位相差が生じるよう設定した。
【００５５】
図６に示すように、開口幅Ｗが露光波長よりも大きいと、Ｘ軸原点に対して左側に位置する位相シフター領域と、Ｘ軸原点に対して右側に位置する単純開口パターン領域との間で設定通りの１８０度の位相差が生じている。これに対して、図５に示すように、開口幅Ｗが露光波長程度であると、両者の位相差が１８０度よりも小さくなることが分かる。さらに、図４に示すように、開口幅Ｗが露光波長よりも小さいと、両者の位相差はますます小さくなり９０度以下となっている。
【００５６】
このように、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンが配置されたマスクを用いた投影露光においては、アシストパターンが配置された領域の実効的な位相差は０度と１８０度との中間値となる。また、微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列を調整することによって、実効的な位相差として、０度と１８０度との中間の任意の値を実現することが可能である。
【００５７】
また、微小位相シフター単体では、構造が小さすぎるため、実効的な位相差及び透過率を従来の測定装置を用いて測定することは不可能であるが、以上のシミュレーション結果から分かるように、微小位相シフターの集合体については、実効的な位相差及び透過率を従来の測定装置を用いて測定することが可能となる。
【００５８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る露光マスクについて図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクである。
【００５９】
図７は本実施形態の露光マスク上に設けられたマスクパターンの一例の上面図である。図７に示すように、マスクパターンは、孤立線状の遮光領域であるメインパターン３０３と、メインパターン３０３の一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン３０１と、メインパターン３０３の他側方に配置された開口領域（遮光膜の無い大開口領域）３０２とを有するパターン群を含んでいる。
【００６０】
第１の実施形態によると、露光マスク上に、孤立線状の遮光領域であるメインパターン３０３が設けられ、メインパターン３０３の一側方に複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン３０１が設けられ、メインパターン３０３の他側方に、遮光膜の無い大開口領域３０２が設けられている。このため、被露光基板上における投影露光装置のデフォーカス量によって、被露光基板上に転写パターンとして形成される１本のラインパターンの被露光基板上での形成位置が変動する。従って、前述のパターン群を通過する回折光によって形成される１本のラインパターンの形成位置の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く見積もることが可能となる。
【００６１】
また、第１の実施形態によると、露光マスクとしてレベンソン型位相シフトマスクを用いる場合にも、パターン群つまりフォーカス測定用のテストパターンを露光マスク上に簡単に設けることができるので、フォーカス測定用のテストパターンをデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクに配置することが容易になる。
【００６２】
尚、第１の実施形態において、メインパターン３０３の遮光幅、並びにアシストパターン３０１を構成する微小位相シフターの開口幅及び間隔は、必要に応じて任意の値に設定することができる。また、大開口領域３０２は、メインパターン３０３が十分解像するだけの大きさを有していればよく、具体的には、メインパターン３０３と同程度以上の大きさ、又はアシストパターン３０１と同程度の大きさを有していればよい。
【００６３】
また、第１の実施形態において、メインパターン３０３の遮光幅、並びにアシストパターン３０１を構成する微小位相シフターの開口幅及び間隔については、実際に投影露光を行う際の露光条件、具体的には、露光装置のレンズ開口数（ＮＡ）及び絞り値（σ値）等並びに使用する感光剤の種類及び解像度等を考慮して最適値を設定することが望ましい。
【００６４】
また、第１の実施形態において、例えばレチクル基板であるガラス基板を例えば遮光膜であるクロム薄膜により覆うことによってマスクパターンが形成される場合、言い換えると、露光マスクとしてレベンソンマスクを用いる場合、大開口領域３０２はガラス基板の露出部分からなり、メインパターン３０３はクロム薄膜からなり、アシストパターン３０１を構成する微小位相シフターは、ガラス基板の掘り込み部分からなる。
【００６５】
また、第１の実施形態において、露光マスク上における前述のパターン群の周辺に、例えば孤立ラインパターンを配置することにより、露光装置のデフォーカスに伴う被露光基板上の各位置を孤立ラインパターン形成位置（基本的に変動しない）を基準として検出してもよい。
【００６６】
図８（ａ）は、図１（ｂ）に示す結像原理に従って、投影露光により図７に示すマスクパターン（パターン群）を被露光基板上に転写した場合における光強度分布のシミュレーション結果を示している。図８（ａ）において、縦軸は投影光学系の光軸方向（ｚ方向）を示しており、横軸は前記の光軸に垂直な平面に沿った一方向（ｘ方向）を示している。また、図８（ａ）の縦軸のＺ＝２５０ｎｍは、通常パターンの焦点面に設定されている。また、露光条件として、露光波長を１９３ｎｍ、露光装置の投影光学系のＮＡを０．９３とし、コヒーレント光照明を用いた。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、ｚ座標（ｚ方向位置）が増加するに従って、光強度分布の最大点におけるｘ座標（ｘ方向位置）がｘ正方向に移動する（点線ｓ参照）。これは、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンが配置された領域の実効的な位相差が１８０度からずれていることに起因している。すなわち、被露光基板表面を通常パターンの焦点面から遠ざける従って、通常パターンの投影像は徐々にデフォーカスされ、光強度分布の最小点の位置が移動する結果、基板上におけるパターン群の投影像が形成される位置、つまり１本の転写パターンが形成される位置が変動する。本実施形態は、まさにこの原理を利用して、通常パターンの焦点面に対する被露光基板表面の距離、つまり露光装置のデフォーカス量を、被露光基板上に形成されたパターン群の投影像の位置の変動量に基づいて把握しようとするものである。
【００６８】
図８（ａ）に示す光強度分布において光学像閾値を０．２とした場合のパターン群の投影像の形成位置の変動量を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、デフォーカス量が増加するに従って、パターン群の投影像の形成位置がほぼ線形的に変動していることが確認できる。
【００６９】
尚、本実施形態において、アシストパターンを構成する複数の微小位相シフターは、投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有し、メインパターンは、投影露光装置の解像限界以上の遮光幅を有していてもよい。
【００７０】
また、本実施形態において、複数の微小位相シフターの位相シフト量（実効位相ではない）は１８０度に限らず、１５０度以上で且つ２１０度以下に設定してしてもよい。
【００７１】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る露光マスクについて図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の露光マスクは、投影露光装置の投影光学系を介して基板上に転写されるマスクパターンが設けられた露光マスクである。
【００７２】
本実施形態の露光マスクのマスクパターンの特徴は、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含んでおり、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺が、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと、メインパターンの一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンと、メインパターンの他側方に配置された開口領域とを有するパターン群を含むことである。
【００７３】
図９（ａ）は、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを含む本実施形態の露光マスクのマスクパターンの一例を示しており、図９（ｂ）は、ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを含む本実施形態の変形例の露光マスクのマスクパターンの一例を示している。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン及びＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンはそれぞれ、正方形状の内パターン４０４と、それを取り囲む正方形状の外パターン４０３とを有しており、内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２である。言い換えると、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン及びＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンの各辺は、隣り合う線状パターンの一組から構成されている。但し、図９（ａ）に示すように、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの内パターン４０４及び外パターン４０３においては、コーナー部が存在していない。また、ＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンについては、図９（ｂ）に示すように、大小２つの正方形状パターンから構成してもよい。
【００７４】
具体的には、図９（ａ）に示すように、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２と、メインパターン４０２の一側方に配置された複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン４０１とを有するパターン群を含む。ここで、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを構成する内パターン４０４の一辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置と、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを構成する外パターン４０３の辺のうち内パターン４０４の前記一辺と対向する辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置とは互いに逆である。また、内パターン４０４の一辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置と、内パターン４０４の辺のうち前記一辺と対向する辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置とは互いに同じであると共に、外パターン４０３の一辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置と、外パターン４０３の辺のうち前記一辺と対向する辺におけるメインパターン４０２に対するアシストパターン４０１の配置とは互いに同じである。尚、各メインパターン４０２におけるアシストパターン４０１が形成されていない側は、遮光膜の無い大開口領域となっている。また、内パターン４０４は例えば約１０μｍ×１０μｍの正方形状のパターンであり、外パターン４０３は例えば約２０μｍ×２０μｍの正方形状のパターンである。
【００７５】
第２の実施形態によると、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２と、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン４０１とを有するパターン群を含む各辺から構成されたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンが設けられている。このため、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの各辺のパターン群を通過する回折光によって１本の転写パターンが形成される。また、露光装置のデフォーカス量によって、被露光基板上における内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係が変動する。このとき、被露光基板上における内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれが転写される位置同士の相対的位置関係の変動量は、内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれの転写位置の変動量の２倍である。従って、内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれの転写位置同士の相対的位置関係の変動量に基づいて、露光装置のデフォーカス量を簡単且つより高精度で見積もることが可能となる。また、内パターン４０４及び外パターン４０３のそれぞれの転写位置同士の相対的位置関係を重ね合わせ測定装置を用いて高速度且つ高精度で測定することが可能となる。また、現在、電子デバイス製造に用いられている重ね合わせ測定装置においては高速自動計測が可能であるため、１ショットで露光されるパターン内に、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２と複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン４０１とを有するパターン群を各辺に含む複数のＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを設けておくことにより、ショット内多数点でフォーカス測定を短時間で効率よく行うことができる。
【００７６】
尚、第２の実施形態において、図９（ａ）に示すように、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２と複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン４０１とを有するパターン群を各辺に含むＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを露光マスク上に設けたが、これに代えて、図９（ｂ）に示すように、孤立線状の遮光領域であるメインパターン４０２と複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン４０１とを有するパターン群を各辺に含むＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを露光マスク上に設けてもよい。
【００７７】
また、本実施形態において、アシストパターン４０１を構成する複数の微小位相シフターは、投影露光装置の解像限界以下の開口幅及び間隔を有し、メインパターン４０２は、投影露光装置の解像限界以上の遮光幅を有していてもよい。
【００７８】
また、本実施形態において、複数の微小位相シフターの位相シフト量（実効位相ではない）は１８０度に限らず、１５０度以上で且つ２１０度以下に設定してしてもよい。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る露光マスク作成方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の露光マスク作成方法は、第１の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスク、又は第２の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスクを作成する方法である。
【００８０】
図１０は、本実施形態の露光マスク作成方法で用いられる実効位相及び実効透過率測定用パターンの一例を示している。
【００８１】
図１０に示すように、遮光膜７０１によって覆われた測定領域には、大開口の位相シフター７０２、大開口で且つ基板掘り込みを有していない（つまり位相シフターではない）単純開口パターン７０５、図２（ａ）〜（ｃ）に示す複数の微小位相シフター２０１から構成されるアシストパターン７０３、当該アシストパターンを構成する複数の微小位相シフター２０１と同じ開口を有し且つ基板掘り込みを有していない（つまり位相シフターではない）複数の単純開口パターンからなる開口パターン群７０４が配置されている。
【００８２】
図１０に示す測定用パターンの実効位相及び実効透過率の分布を光学測定装置により測定することによって、複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターン７０３、及び位相シフターではない複数の単純開口パターンからなる開口パターン群７０４のそれぞれを透過する光の実効位相及び実効透過率を、大開口の位相シフター７０２若しくは位相シフターではない大開口の単純開口パターン７０５又はその両方を基準として求めることができる。
【００８３】
さらに、図示はしていないが、前述の測定用パターン中に、複数の微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列がアシストパターン７０３と異なる複数の他のアシストパターン（いずれも図２（ａ）〜（ｃ）に示す複数の微小位相シフター２０１から構成されている）、及び当該複数の他のアシストパターンと対応する複数の他の開口パターン群（開口パターン群７０４とは異なる）を配置し、各アシストパターン又は各開口パターン群を透過する光の実効位相及び実効透過率を光学測定装置により測定することによって、より実効透過率が大きく且つより実効位相が９０度に近い、微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列の組合せを選択することが可能となる。これにより、第１の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスク、又は第２の実施形態若しくはその変形例に係る露光マスクを用いた際に、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群の投影像の形成位置と露光装置のデフォーカス量との相関関係を最大にすることができる、アシストパターンを構成する複数の微小位相シフターの開口幅、間隔及び配列を求めることができる。従って、当該相関関係、つまり露光装置のデフォーカスに伴う基板上のパターン転写位置の変動量が最大となるパターン群を簡単且つ精度良く作成することができる。
【００８４】
尚、本実施形態に係る露光マスク作成方法においては、実効位相及び実効透過率を測定するためのパターン群については、少なくとも１つのパターン群と、その比較対象となる少なくとも１つの基準パターンとが光学測定装置の測定フィールド内、例えば５０μｍ×５０μｍの領域内に収まっていることが望ましい。これにより、測定対象である全てのパターンを１回の測定で計測することが可能になるので、測定ばらつきを抑制することができる。
【００８５】
また、本実施形態に係る露光マスク作成方法における、実効位相及び実効透過率を測定するための光学測定装置として、例えば光学像検査装置や光干渉型検査装置を用いても良い。
【００８６】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るフォーカス測定方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態のフォーカス測定方法は、第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクを応用したフォーカス測定用マスクを用いて、基板上における投影露光装置のデフォーカス量を測定するフォーカス測定方法である。
【００８７】
図１１は、本実施形態のフォーカス測定方法で用いられるフォーカス測定用マスクの一例を示している。
【００８８】
図１１に示すように、フォーカス測定用マスク１における１ショットで露光されるパターンの配置領域（以下、ショット領域と称する）２内には、複数の微小チップにそれぞれ転写されるパターンの配置領域（以下、チップ領域と称する）３が複数個マトリックス状に設けられている。また、フォーカス測定用マスク１におけるショット領域２の近傍には、レチクルアライメントパターン配置領域４が設けられている。ここで、各チップ領域３内には、第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクに配置されていたパターン群、つまり、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群がフォーカスモニター用テストパターンとして配置されている。
【００８９】
本実施形態のフォーカス測定方法においては、まず、被露光基板上に感光剤を塗布した後、図１１に示すフォーカス測定用マスク１上の複数個のフォーカスモニター用テストパターンを、投影露光装置の投影光学系を介して、感光剤が塗布された被露光基板上に転写する。その後、感光剤を現像して、基板上に、複数個のフォーカスモニター用テストパターン、つまり、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとをそれぞれ有する複数個のパターン群を転写する。ここで、各パターン群は１本のラインパターンとして転写される。また、このとき、各パターン群の投影像の形成位置は、露光装置のデフォーカス量（被露光基板（ウェハ）上の凹凸等に起因してチップ領域３毎に異なる）によって変動する。そこで、被露光基板上に転写された各パターン群の投影像の形成位置を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００９０】
尚、第４の実施形態においては、前述のように、リファレンスデータ、つまりパターン群の投影像の形成位置と露光装置のデフォーカス量との相関関係を予め取得しておく必要がある。このリファレンスデータの作成方法は次の通りである。すなわち、図１１に示すフォーカス測定用マスク１を用いて、露光装置のフォーカスオフセット値を所定の間隔で変えながら（つまり一定間隔でフォーカス振りを行いながら）、ショット毎にパターン群の投影像の形成位置を測定する。これにより、露光装置のデフォーカスに伴うパターン群の投影像の形成位置の変動量、つまり、パターン群の投影像の形成位置と露光装置のデフォーカス量との相関関係が得られる。このとき、基板のフラットネス、露光装置のフォーカス再現性、及びその他のプロセス要因のバラツキを抑制するために、前記の相関関係の測定を複数回行って、それらの測定結果の平均値をリファレンスデータとして求めてもよい。
【００９１】
（第４の実施形態の変形例）
以下、本発明の第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法について図面を参照しながら説明する。
【００９２】
本変形例が第４の実施形態と異なっている点は、図１１に示すフォーカス測定用マスク１の各チップ領域３内に、第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）に代えて、第２の実施形態に係る露光マスクに配置されていたＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（図９（ａ）参照）がフォーカスモニター用テストパターンとして設けられていることである。ここで、ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を含む。
【００９３】
本変形例のフォーカス測定方法においては、まず、被露光基板上に感光剤を塗布した後、図１１に示すフォーカス測定用マスク１上の複数個のフォーカスモニター用テストパターンを、投影露光装置の投影光学系を介して、感光剤が塗布された被露光基板上に転写する。その後、感光剤を現像して、被露光基板上に、複数個のフォーカスモニター用テストパターン、具体的には、複数個のＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（内パターン及び外パターンの組合せ）を転写する。このとき、被露光基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係は、投影露光装置のデフォーカス量（被露光基板（ウェハ）上の凹凸等に起因してチップ領域３毎に異なる）によって変動する。そこで、被露光基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得することが可能となる。
【００９４】
尚、本変形例において、被露光基板上における内パターン及び外パターンのそれぞれが転写された位置同士の相対的位置関係を測定するときには、重ね合わせ測定装置を用いることが好ましい。ここで、重ね合わせ測定装置とは、基板上に形成された公知のＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン又はＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを光学顕微鏡を用いて拡大撮影することにより、内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係、例えば、転写された内パターンと転写された外パターンとの間の相対的な位置ズレ量を、高精度且つ短時間で自動測定するものである。このような重ね合わせ測定装置を使用することにより、非常に多数の点におけるフォーカス値情報を短時間に且つ全自動で取得することが可能となる。例えば、ショット内のフォーカス均一性に関する非常に高密度なデータを簡単に得ることができる。
【００９５】
また、本変形例においては、前述のように、リファレンスデータ、つまり内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係と露光装置のデフォーカス量との相関関係を予め取得しておく必要がある。このリファレンスデータの作成方法は次の通りである。すなわち、図１１に示すフォーカス測定用マスク１を用いて、露光装置のフォーカスオフセット値を所定の間隔で変えながら（つまり一定間隔でフォーカス振りを行ないながら）、ショット毎に内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係を測定する。これにより、露光装置のデフォーカスに伴う内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係の変動量、つまり、内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係と露光装置のデフォーカス量との相関関係が得られる。このとき、基板のフラットネス、露光装置のフォーカス再現性、及びその他のプロセス要因のバラツキを抑制するために、前記の相関関係の測定を複数回行って、それらの測定結果の平均値をリファレンスデータとして求めてもよい。
【００９６】
また、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターンとして、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【００９７】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る露光装置管理方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の露光装置管理方法は、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法において第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）をフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を行うものである。これにより、投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制することができる。
【００９８】
具体的には、まず、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法により、ショット内の多数点におけるデフォーカス量（つまりフォーカス値）が得られる。すなわち、第４の実施形態で用いられるフォーカス測定用マスク（図１１参照）のショット領域２（つまり複数のチップ領域３）内には、複数個のフォーカスモニター用テストパターンが高密度で配列されている。そして、被露光基板上に転写された複数個のフォーカスモニター用テストパターン、つまり複数個のパターン群の投影像（各パターン群は１本のラインパターンとして転写される）の形成位置を測定し、該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるフォーカス値（デフォーカス量）を高密度且つ高精度で取得できる。このため、非常に精度の高いショット内フォーカス分布を得ることができる。
【００９９】
次に、このようにして得られたフォーカス分布つまり像面を、平均値、傾斜成分及び湾曲成分に分離する。ここで、平均値とは、ショット内のフォーカス値の平均値であり、この値が意図したフォーカス値と異なる場合には、その差を露光装置のフォーカスオフセット値として設定する。また、傾斜成分とは、レンズ収差の影響に起因する傾斜成分及び露光装置のステージ精度の両方を反映した値であり、この値がある一定値を超えている場合には、その反転値を露光装置のフォーカスセンサーオフセット値として設定するか又はステージ傾斜のオフセット値として設定する。また、湾曲成分は主にレンズに起因した値であり、この値が規定値異常となった場合（規定値から大きくかけ離れている場合）には、投影光学系に何らかの異常がある可能性が高いと考えられるので、レンズ修正等の装置改善の必要性を検討する。
【０１００】
第５の実施形態によると、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法において第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）をフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に、複数のパターン群つまりフォーカス測定用のテストパターンを設けておくことにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高密度且つ高精度で取得できるので、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高精度で行うことが可能となる。
【０１０１】
（第５の実施形態の変形例）
以下、本発明の第５の実施形態の変形例に係る露光装置管理方法について図面を参照しながら説明する。尚、本変形例の露光装置管理方法は、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法において、第２の実施形態に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（図９（ａ）参照）をフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を行うものである。これにより、投影露光装置のフォーカス変動のデバイス製造に対する影響を抑制することができる。ここで、前記ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンの各辺は、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を含む。
【０１０２】
具体的には、まず、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、ショット内の多数点におけるデフォーカス量（つまりフォーカス値）が得られる。すなわち、第４の実施形態の変形例で用いられるフォーカス測定用マスク（図１１参照）のショット領域２（つまり複数のチップ領域３）内には、複数個のフォーカスモニター用テストパターンが高密度で配列されている。そして、被露光基板上に転写された複数個のフォーカスモニター用テストパターン（ＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン）における内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係を測定し、当該測定値と、予め取得されているリファレンスデータとを比較することにより、フォーカスモニター用テストパターンを転写する際のショット内の多数点におけるフォーカス値を高密度且つ高精度で取得できる。ここで、内パターン及び外パターンの転写位置同士の相対的位置関係を測定するときに、重ね合わせ測定装置を用いてもよい。これにより、非常に多数の点におけるフォーカス値情報を短時間に且つ全自動で取得することが可能となるので、非常に精度の高いショット内フォーカス分布を簡単に得ることができる。
【０１０３】
次に、このようにして得られたフォーカス分布つまり像面を、平均値、傾斜成分及び湾曲成分に分離する。そして、平均値が意図したフォーカス値と異なる場合には、その差を露光装置のフォーカスオフセット値として設定する。また、傾斜成分の値がある一定値を超えている場合には、その反転値を露光装置のフォーカスセンサーオフセット値として設定するか又はステージ傾斜のオフセット値として設定する。また、湾曲成分の値が規定値異常となった場合には、投影光学系に何らかの異常がある可能性が高いと考えられるので、レンズ修正等の装置改善の必要性を検討する。
【０１０４】
第５の実施形態の変形例によると、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法において、第２の実施形態に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含む）をフォーカスモニター用テストパターンとして用いて露光装置のデフォーカス量を測定し、当該測定値に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定する。このため、１ショットで露光されるパターン内に複数のフォーカス測定用のテストパターンを設けると共に重ね合わせ測定装置の自動測定機能を用いることにより、ショット内多数点におけるデフォーカス量を高速度、高密度且つ高精度で取得できるので、当該デフォーカス量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット値を設定することにより、露光装置の像面管理等を高速度且つ高精度で行うことが可能となる。
【０１０５】
尚、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターンとして、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【０１０６】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１０７】
尚、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、電子デバイス製造におけるフォトリソグラフィ工程において、一のロットの処理に関する拡散データを他のロットの処理にフィードバックすることにより、製造装置変動又はプロセス変動のデバイス製造への影響を抑制するものである。ここで、フォトリソグラフィ工程において、パターン形成後の一検査工程としてフォーカス測定を行う。また、フォーカス測定においては、第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）が配置されたデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク（前述のパターン群とは別にデバイス製造用のパターンを有する露光マスク）を用いて、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法により、露光装置のデフォーカス量を測定する。
【０１０８】
図１２は、本実施形態の電子デバイスの製造方法で用いられるデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクの一例を示している。
【０１０９】
図１２に示すように、デバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク１１における１ショットで露光されるパターンの配置領域（以下、ショット領域と称する）１２内には、デバイスパターンの配置領域（以下、デバイスパターン領域と称する）１３が複数個（具体的には４個）マトリックス状に設けられている。ここで、各デバイスパターン領域１３はスクライブレーン領域１４によって互いに区画されている。また、スクライブレーン領域１４内の複数箇所（具体的には９箇所）には、第１の実施形態又はその変形例に係る露光マスクに配置されていたパターン群（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群）がフォーカスモニター用テストパターン１５として配置されている。また、デバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク１１におけるショット領域１２の近傍には、レチクルアライメントパターン配置領域１６が設けられている。
【０１１０】
ところで、一般的に、フォトリソグラフィー工程におけるパターン形成後の検査工程として、測長ＳＥＭ（scanning electron microscope）による寸法測定及び重ね合わせ測定が行われる。寸法測定工程は、狙い寸法通りにパターンが形成されているかどうかを確認する工程であり、狙い寸法とパターン実寸法との間に差がある場合には、露光量を変更する等の補正を行う。また、重ね合わせ測定工程で得られた値つまり重ね合わせ測定値に基づいて、ショットのオフセット、倍率及びローテーション並びにウェハの倍率及びローテーション等の値を、露光装置の露光パラメータとして反映させる。ここで、寸法測定工程又は重ね合わせ測定工程で得られた検査データ（つまり拡散データ）のフィードバック方法としては、例えば、パイロットロットを用いて拡散データを取得し、当該拡散データを本体ロットの処理に反映させる方法、又は前回処理したロットの拡散データを次回処理されるロットの処理に反映させる方法等がある。
【０１１１】
本実施形態では、前述の寸法測定及び重ね合わせ測定と共に、図１２に示すデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク１１を用いて、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法により、フォーカスモニター用テストパターン１５が配置された前述の９箇所におけるフォーカス値を測定してショット内フォーカス分布（像面）を高精度で求める。これにより、ショット内フォーカス分布に基づいて、ショット内のフォーカス値の平均値並びに像面の傾斜成分及び湾曲成分を把握できるので、寸法及び重ね合わせ精度のそれぞれのフィードバックに加えて、フォーカス値のフィードバックが高精度で可能となる。すなわち、通常、ロット処理時のフォーカス補正は、露光装置のオートフォーカス機能を用いて行われているが、それと比べて、本実施形態によると、より高精度なフォーカスフィードバック及びレベリング補正が可能となる。
【０１１２】
尚、本実施形態では、第４の実施形態に係るフォーカス測定方法を利用する際に、デフォーカス状態で露光を行う必要がある一方、デバイス製造においては通常ベストフォーカス状態で露光を行う必要がある。このため、製品製造のためのショットにおいてフォーカス測定を行うことはできない。ところで、図１３に示すように、一般に、被露光ウェハ２１上には、製品製造のためのショット領域２２と共に欠けショット領域２３が存在する。ここで、被露光ウェハ２１の周縁部に位置する欠けショット領域２３は、被露光ウェハ２１の面内又は被露光ウェハ２１の有効領域内から部分的にはみ出しており、欠けショット領域２３については製品製造のためのショットは行われない。すなわち、本実施形態では、欠けショット領域２３に対するショット等の、製品製造に関係のないショットによって、フォーカス測定を行うこともできる。
【０１１３】
（第６の実施形態の変形例）
以下、本発明の第６の実施形態の変形例に係る電子デバイスの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０１１４】
本変形例が第６の実施形態と異なっている点は、フォトリソグラフィ工程において、パターン形成後の一検査工程としてフォーカス測定を行うときに、第２の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含む）が配置されたデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスクを用いて、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、露光装置のデフォーカス量を測定することである。
【０１１５】
すなわち、本変形例では、図１２に示すデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク１１におけるスクライブレーン領域１４内の複数箇所（具体的には９箇所）には、第２の実施形態又はその変形例に係る露光マスクのＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターン（孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含む：図９（ａ）参照）がフォーカスモニター用テストパターン１５として配置されている。そして、フォトリソグラフィ工程におけるパターン形成後の検査工程として、寸法測定及び重ね合わせ測定と共に、図１２に示すデバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク１１を用いて、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法により、つまり重ね合わせ測定装置を用いたフォーカス測定により、フォーカスモニター用テストパターン１５が配置された前述の９箇所におけるフォーカス値を測定してショット内フォーカス分布（像面）を高速度且つ高精度で求める。これにより、ショット内フォーカス分布に基づいて、ショット内のフォーカス値の平均値並びに像面の傾斜成分及び湾曲成分を簡単に把握できるので、寸法及び重ね合わせ精度のそれぞれのフィードバックに加えて、フォーカス値のフィードバックが高速度且つ高精度で可能となる。すなわち、通常、ロット処理時のフォーカス補正は、露光装置のオートフォーカス機能を用いて行われているが、それと比べて、本変形例によると、より高速度且つ高精度なフォーカスフィードバック及びレベリング補正が可能となる。また、重ね合わせ測定装置を用いてフォーカス測定を行うので、フォーカス測定工程を重ね合わせ測定工程と同時に行うことができる。
【０１１６】
尚、本変形例において、フォーカスモニター用テストパターン１５として、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＡＲ−ＩＮ−ＢＡＲパターンを用いたが、これに代えて、孤立線状の遮光領域であるメインパターンと複数の微小位相シフターから構成されるアシストパターンとを有するパターン群を各辺に含むＢＯＸ−ＩＮ−ＢＯＸパターンを用いてもよい。
【０１１７】
また、本変形例では、第４の実施形態の変形例に係るフォーカス測定方法を利用する際に、デフォーカス状態で露光を行う必要がある一方、デバイス製造においては通常ベストフォーカス状態で露光を行う必要がある。このため、製品製造のためのショットにおいてフォーカス測定を行うことはできない。ところで、図１３に示すように、一般に、被露光ウェハ２１上には、製品製造のためのショット領域２２と共に欠けショット領域２３が存在する。ここで、被露光ウェハ２１の周縁部に位置する欠けショット領域２３は、被露光ウェハ２１の面内又は被露光ウェハ２１の有効領域内から部分的にはみ出しており、欠けショット領域２３については製品製造のためのショットは行われない。すなわち、本変形例では、欠けショット領域２３に対するショット等の、製品製造に関係のないショットによって、フォーカス測定を行なうこともできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、電子デバイス製造等で使用される露光マスク並びにそれを用いたフォーカス測定方法、露光装置管理方法及び電子デバイス製造方法に関し、露光装置のデフォーカス量を簡単且つ精度良く測定することを可能とし、有用である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    フォーカス測定用マスク
２    ショット領域
３    チップ領域
４    レチクルアライメントパターン配置領域
１１    デバイス製造用レベンソン型位相シフトマスク
１２    ショット領域
１３    デバイスパターン領域
１４    スクライブレーン領域
１５    フォーカスモニター用テストパターン
１６    レチクルアライメントパターン配置領域
２１    被露光ウェハ
２２    ショット領域
２３    欠けショット領域
１０１    遮光膜
１０２    レチクル基板
１０３    微小位相シフター
１０４    パターン群
１０５    理想的な位相分布
１０６    現実的な位相分布
２０１    微小位相シフター
２０２    遮光膜
２０３    単純開口パターン
３０１    アシストパターン
３０２    大開口領域
３０３    メインパターン
４０１    アシストパターン
４０２    メインパターン
４０３    外パターン
４０４    内パターン
７０１    遮光膜
７０２    大開口の位相シフター
７０３    アシストパターン
７０４    開口パターン群
７０５    単純開口パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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